بڑے فکسڈ ونگ UAS کے لیے آئسنگ سرٹیفیکیشن ٹیسٹنگ

ایک چھوٹے الیکٹرک UAV پر آئسنگ (برف جمنے) کا مسئلہ عام طور پر ہیٹڈ پروپیلر یا ہیٹڈ پٹوٹ ٹیوب کے ذریعے حل کیا جاتا ہے — جو کہ ایک چھوٹے، محدود پاور والے پرزے کے لیے ایک مخصوص حل ہے۔ MALE یا HALE ایئر کرافٹ پر آئسنگ بالکل مختلف نوعیت کا مسئلہ ہے: یہ پورے ایئر کرافٹ کی، معیارات پر مبنی سرٹیفیکیشن کی ضرورت ہے، جسے اسی آئسنگ انویلپ (icing envelope) کے خلاف ٹیسٹ کیا جاتا ہے جس پر انسان بردار ٹرانسپورٹ طیاروں کو سرٹیفائی کیا جاتا ہے، کیونکہ اس پیمانے پر طیارہ اسی موسم میں پرواز کر رہا ہوتا ہے۔

1. سرٹیفیکیشن کا معیار وہی ہے جو انسان بردار طیارے استعمال کرتے ہیں

اس قسم کی ٹیسٹنگ کے لیے حوالہ کی تنصیب گلین ریسرچ سینٹر میں ناسا کی Icing Research Tunnel (IRT) ہے — جو ایئر کرافٹ آئسنگ کے لیے مختص دنیا کے سب سے بڑے ریفریجریٹڈ ونڈ ٹنلز میں سے ایک ہے، اور ایک ایسی تنصیب ہے جو واضح طور پر فیڈرل ایوی ایشن ریگولیشن پارٹ 25، اپینڈکس C میں FAA آئسنگ سرٹیفیکیشن کے معیار کی نقل کرتی ہے ۔ اس کی شائع شدہ خصوصیات ظاہر کرتی ہیں کہ "فل اسکیل آئسنگ سرٹیفیکیشن" کے لیے دراصل کیا درکار ہے:

ٹیسٹ سیکشن 6 فٹ اونچا × 9 فٹ چوڑا × 20 فٹ لمبا
ٹیسٹ سیکشن میں ہوا کی رفتار 50 سے 350 knots
ٹیسٹ سیکشن کا کل درجہ حرارت –25°C سے 5°C
مائع پانی کا مواد 0.2 سے 3.0 g/m³ ، جس میں بادل کی یکسانیت کو ±10% تک برقرار رکھا گیا ہے
قطروں کا درمیانی حجم کا قطر (MVD) 15 سے 50 µm
ٹیسٹ سیکشن کے 4.5 بائی 6 فٹ حصے کو ڈھانپنے والا ایک یکساں آئسنگ کلاؤڈ
گرم بلیڈ ایئر استعمال کرنے والے تھرمل اینٹی آئسنگ سسٹمز کی ٹیسٹنگ کے لیے، 1 lb/s تک کا مصنوعی انجن بلیڈ ایئر فلو

IRT فل سائز ایئر کرافٹ پرزوں کے ساتھ ساتھ ہوائی جہازوں اور ہیلی کاپٹروں دونوں کے اسکیل ماڈلز کو ٹیسٹ کرتا ہے، اور اس کے صارفین کی فہرست — بوئنگ، بیل ہیلی کاپٹر، گڈرچ، سیسنا، سکورسکی، نیز امریکی فوج، بحریہ اور فضائیہ — اس بات کی عکاسی کرتی ہے کہ یہ سرٹیفیکیشن گریڈ کا انفراسٹرکچر ہے، نہ کہ محض کوئی تحقیقی تجسس۔ ناسا کی حالیہ آئسنگ ٹیسٹ مہمات نے کیلیبریشن کے کام کو نئی اپینڈکس O سپر کولڈ لارج ڈراپ (SLD) شرائط تک بھی بڑھا دیا ہے جن کی اب FAA اور EASA دونوں کو اصل اپینڈکس C انویلپ کے ساتھ ضرورت ہوتی ہے۔

2. آئس پروٹیکشن ٹیکنالوجی خود پیمانے کے لحاظ سے کیوں مختلف ہوتی ہے

آئس پروٹیکشن ٹیکنالوجی ایئر کرافٹ کے پیمانے کے لحاظ سے واضح طور پر تقسیم ہوتی ہے، اور یہ ایک طبعی وجہ سے تقسیم ہوتی ہے: دستیاب پاور۔ الیکٹرو تھرمل ہیٹنگ — جو چھوٹے UAVs کا عام طریقہ کار ہے — اس بیٹری ایمپریج تک محدود ہے جو ایک چھوٹا الیکٹرک پلیٹ فارم فراہم کر سکتا ہے، یہی وجہ ہے کہ یہ عام طور پر پورے ونگ کے بجائے چھوٹے، انتہائی اہم پرزوں جیسے پروپیلر یا پٹوٹ پروب تک محدود ہوتا ہے۔

ایک بڑے، ایندھن سے چلنے والے MALE یا HALE ایئر کرافٹ کا پاور بجٹ بالکل مختلف ہوتا ہے، اور یہ انجن بلیڈ ایئر کا استعمال کرتے ہوئے تھرمل اینٹی آئسنگ کی راہ ہموار کرتا ہے، جسے پِکولو ٹیوب (piccolo tube) کے ذریعے ونگ کے لیڈنگ ایج تک پہنچایا جاتا ہے — یہ وہی بنیادی ڈھانچہ ہے جسے انسان بردار ٹرانسپورٹ طیارے دہائیوں سے استعمال کر رہے ہیں، اور یہ طیارے کو اس الیکٹریکل جنریشن کی صلاحیت اٹھانے سے بچاتا ہے جس کی ایک مکمل الیکٹرک آئس پروٹیکشن سسٹم کو ضرورت ہوگی۔ اس پیمانے پر دستاویزی مثالوں میں RQ-4 Global Hawk شامل ہے، جس کا انجن کاؤل اینٹی آئسنگ سسٹم بلیڈ ایئر کے بجائے ایئر کرافٹ کے ہائیڈرولک سسٹم سے نکالی گئی حرارت کھینچتا ہے — یہ اس بات کی یاد دہانی ہے کہ ایک بڑے UAS پر "تھرمل پروٹیکشن" کو ایک سے زیادہ آن بورڈ ہیٹ سورسز سے انجینئر کیا جا سکتا ہے، اور درست انتخاب کا انحصار ایئر کرافٹ کے مخصوص سسٹمز کے ڈھانچے پر ہوتا ہے۔

3. ایک بڑے فکسڈ ونگ آئسنگ ٹیسٹ مہم میں کن چیزوں کا احاطہ کرنا ضروری ہے

اصل سرٹیفیکیشن انویلپ کے خلاف ٹیسٹنگ ، نہ کہ کسی من مانی سرد اور گیلی حالت کے خلاف — اپینڈکس C مائع پانی کا مواد، قطرے کا سائز اور درجہ حرارت کے امتزاج بالکل درست طور پر بتائے گئے ہیں کیونکہ مختلف امتزاج برف کی مختلف شکلیں اور مختلف ایروڈائنامک نقصانات پیدا کرتے ہیں۔
اپینڈکس C کے ساتھ اپینڈکس O سپر کولڈ لارج ڈراپ کی شرائط ، چونکہ SLD آئسنگ کلاسک اپینڈکس C آئسنگ کی نسبت ایئر فوائل پر مزید پیچھے کی طرف برف جمنے کا سبب بنتی ہے، ایک ایسے مقام پر جسے صرف اپینڈکس C کے خلاف ڈیزائن کیے گئے آئس پروٹیکشن سسٹمز شاید کور نہ کر سکیں۔
پورا تھرمل سسٹم، نہ کہ صرف گرم سطح — ایک بلیڈ ایئر سسٹم کے لیے، اس کا مطلب ہے مصنوعی انجن فلو کے تحت ڈکٹنگ، پِکولو ٹیوب کی تقسیم اور حرارت کی ترسیل کی ٹیسٹنگ، نہ کہ صرف تنہائی میں ایک گرم پینل سے گرنے والی برف کی پیمائش کرنا۔
حقیقت پسندانہ برف کی شکلوں کے ساتھ ایروڈائنامک کارکردگی ، چونکہ سرٹیفیکیشن بالآخر اس برف کے ساتھ ایئر کرافٹ کی پرواز کی خصوصیات کے بارے میں ہے جس کے گرد پروٹیکشن سسٹم ڈیزائن کیا گیا ہے — نہ کہ صرف اس بارے میں کہ آیا پروٹیکشن سسٹم بہترین صورتحال میں برف بننے سے روکتا ہے۔
فل سائز پرزے جہاں بھی سرٹیفیکیشن کی بنیاد ان کا تقاضا کرے — فل سائز ایئر کرافٹ پرزوں کو ٹیسٹ کرنے کی IRT کی دستاویزی صلاحیت بالکل اسی لیے موجود ہے کیونکہ کچھ پرزوں پر برف جمنے کی فزکس ایک چھوٹے ماڈل پر صاف طور پر اسکیل نہیں ہوتی۔

4. پانچ غلطیاں جو ہم دیکھتے ہیں

آئسنگ پروٹیکشن کو کسی بھی ایئر کرافٹ کے پیمانے پر ایک پرزے کی سطح کا الیکٹرو تھرمل مسئلہ سمجھنا۔ جو چیز ایک چھوٹے UAV کے پروپیلر کے لیے کام کرتی ہے وہ MALE/HALE ونگ پر لاگو نہیں ہوتی — پاور بجٹ اور سرٹیفیکیشن کی بنیاد دونوں مختلف ہیں۔
صرف اپینڈکس C کی ٹیسٹنگ کرنا اور یہ فرض کرنا کہ یہ "آئسنگ" کا احاطہ کرتا ہے۔ اپینڈکس O سپر کولڈ لارج ڈراپ کی شرائط اب بہت سے پروگراموں کے لیے سرٹیفیکیشن کی بنیاد کا ایک الگ، لازمی حصہ ہیں، اور یہ ایئر فوائل کے ایک مختلف حصے پر برف جماتی ہیں۔
ڈیلیوری سسٹم کی توثیق کیے بغیر ہیٹ سورس کی توثیق کرنا۔ ایک بلیڈ ایئر سسٹم کی پِکولو ٹیوب کی تقسیم اور ڈکٹنگ کے نقصانات اتنے ہی اہم ہیں جتنی کہ دستیاب خام حرارت — ایک سسٹم جو کاغذ پر کام کرتا ہے وہ ونگ ٹپ پر کم کارکردگی دکھا سکتا ہے۔
ایروڈائنامک نقصان کی پیمائش کیے بغیر برف کی روک تھام کی پیمائش کرنا۔ سرٹیفیکیشن صرف یہ نہیں ہے کہ "کیا برف بنتی ہے" — یہ یہ ہے کہ "ایئر کرافٹ ان برف کی شکلوں کے ساتھ کیسے اڑتا ہے جن کے خلاف پروٹیکشن سسٹم کی توثیق کی گئی ہے۔"
یہ فرض کرنا کہ ایک اسکیلڈ ماڈل وہ سب کچھ کیپچر کرتا ہے جو ایک فل سائز پرزہ کرے گا۔ برف جمنے کی فزکس ان شعبوں میں سے ایک ہے جہاں اسکیل کے اثرات سب سے کم گنجائش دیتے ہیں، یہی وجہ ہے کہ سرٹیفیکیشن گریڈ کے آئسنگ ٹنلز فل سائز پرزوں کو براہ راست ٹیسٹ کرتے ہیں۔

5. آپ کے پروگرام کے لیے اس کا کیا مطلب ہے

ہمیں اپنی سرٹیفیکیشن کی بنیاد اور آئس پروٹیکشن کا ڈھانچہ بتائیں ، اور ہم اس اصل اپینڈکس C اور اپینڈکس O انویلپ کے خلاف ایک ٹیسٹ پروگرام تیار کریں گے جس پر آپ کے ایئر کرافٹ کو سرٹیفائی ہونے کی ضرورت ہے — نہ کہ کوئی عام سرد موسم کا چیک۔ متعلقہ مطالعہ:

long-range fixed-wing UAS testing

پر ہمارا ہب آرٹیکل۔

ذرائع اور نوٹس

ناسا Icing Research Tunnel کی تنصیب کی خصوصیات (ٹیسٹ سیکشن 6 فٹ × 9 فٹ × 20 فٹ، ہوا کی رفتار 50–350 knots، کل درجہ حرارت –25°C سے 5°C، مائع پانی کا مواد 0.2–3.0 g/m³ مع ±10% بادل کی یکسانیت، قطرے کا MVD 15–50 µm، یکساں آئسنگ کلاؤڈ 4.5 بائی 6 فٹ، 1 lb/s تک کا مصنوعی انجن بلیڈ ایئر فلو، FAA FAR پارٹ 25 اپینڈکس C آئسنگ سرٹیفیکیشن کے معیارات کی نقل، فل سائز ایئر کرافٹ پرزوں اور ہوائی جہازوں اور ہیلی کاپٹروں کے اسکیل ماڈلز کی ٹیسٹنگ، اور اس کے صارفین کی بنیاد جس میں بوئنگ، بیل ہیلی کاپٹر، گڈرچ، سیسنا، سکورسکی اور امریکی فوجی خدمات شامل ہیں): NASA Glenn Research Center / NASA Aeronautics Test Program, "Icing Research Tunnel" fact sheet۔
ناسا کی حالیہ ٹیسٹ مہمات میں FAA/EASA اپینڈکس O سپر کولڈ لارج ڈراپ (SLD) کی شرائط تک IRT کیلیبریشن کے کام کی توسیع کو NASA Technical Reports Server پر ناسا گلین کی بعد کی آئسنگ ریسرچ پبلیکیشنز میں دستاویزی شکل دی گئی ہے۔
چھوٹے، محدود پاور والے UAV پرزوں کے لیے عام طریقہ کار کے طور پر الیکٹرو تھرمل آئس پروٹیکشن، بمقابلہ پِکولو ٹیوب کے ذریعے تھرمل بلیڈ ایئر اینٹی آئسنگ جو بڑے، ایندھن سے چلنے والے HALE ایئر کرافٹ کے لیے موزوں طریقہ کار ہے، اور RQ-4 Global Hawk کا انجن کاؤل اینٹی آئسنگ سسٹم جو ایئر کرافٹ کے ہائیڈرولک سسٹم سے حرارت کھینچتا ہے: شائع شدہ ایئر کرافٹ آئس پروٹیکشن سسٹم لٹریچر کے مطابق ہے۔
RQ-4B Global Hawk (HALE کلاس) کے لیے ایئر کرافٹ کا پس منظر: طویل فاصلے تک مار کرنے والے فکسڈ ونگ UAS ٹیسٹنگ (MALE، HALE اور VTOL) پر ہمارے شائع شدہ آرٹیکل کے مطابق ہے۔
ٹیسٹ کے طریقہ کار کی رہنمائی (فل انویلپ اپینڈکس C اور اپینڈکس O ٹیسٹنگ، ہول سسٹم تھرمل ویلیڈیشن، برف کی شکلوں کے ساتھ ایروڈائنامک نقصان کی پیمائش، فل سائز پرزوں کی ٹیسٹنگ) TunnelTech کی انجینئرنگ پریکٹس ہے، جو براہ راست اوپر دستاویزی سرٹیفیکیشن گریڈ کی تنصیب کی خصوصیات کے جواب میں ہے۔

بڑے فکسڈ ونگ UAS کے لیے آئسنگ اور آل ویدر سرٹیفیکیشن